2022年产950吨奶粉喷雾干燥的设计.docx

精品学习资源一． 设计条件1. 生产任务：年产全脂奶粉 950 吨；年工作日 330 天；日工作二班，班实际喷雾时间 6小时 .2. 进料状态：浓缩奶总固形物含量 50% ；温度 55℃；密度 1120kg/m2 ；表面张力0.049N/m ；黏度 15cp ；成品奶粉含水量≯ 2.5% （一级品）；密度 600 kg/m2 ；比热2.1 kJ/kg ℃·3. 新奇空气状态： t0=25 ℃， ф0=60%；大气压 760mmHg4. 热源：饱和水蒸气二、工艺流程确定牛乳地成分特别复杂，其中至少含有上百种化学成分 ,主要包括水分、脂肪、蛋白质、 乳糖、盐类、维生素、酶类及气体等，各种成分以不同状态分散在牛乳中 .正常牛乳中各种成分地组成大体上是稳固地 ,但也受乳牛地品种、个体、地区、泌乳期、畜龄、挤乳方法、饲料、季节、环境、温度及健康状态等因素地影响而有差异 .如氧气会引起脂类和其他物质地氧化，特殊是维生素 C【1】. 光也会诱发化学反应，盐地组成和酸度也会随着温度地变化而变化等 .喷雾干燥法是热气流与物料以并流、逆流或混合流地方式相互接触而使物料得到干燥 . 这种干燥方法不需要将原料先进行机械分别，操作终了可获得 30～ 50μm微粒地干燥产品，并且干燥时间很短，仅为 5 ～30s，因此相宜于热敏性物料地干燥【 2】.假如对产品有特殊需要，仍可以在干燥地同时制成微粒产品，即所谓地喷雾造粒 .能够提高分散性、流淌 性和溶解性，仍具有防尘作用，假如芯材和壁材挑选得当，在干燥地同时能制成微胶囊，保持被干燥物料原有地风味和特色，仍能提高贮存性能 .喷雾干燥有较多优点【 3】：①干燥速度快；②干燥过程中液滴地温度比较低；欢迎下载精品学习资源③干燥产品具有良好地分散性和溶解性能；④产品纯度高，环境卫生好；⑤生产过程简化，操作掌握便利；⑥相宜于连续化大规模生产；⑦可组成多级干燥；⑧应用领域广泛但是喷雾干燥也不行防止地具有一些缺点【 3】：①热效率低；②设备巨大；③对分别设备要求高；④对某些膏糊状物料，干燥时需加水稀释，增加了干燥设备地负荷；⑤对生产卫生要求高地产品时，设备清扫工作量大 .喷雾干燥通常分为离心式和压力式两种 .离心式主要是利用高速旋转轴产生很大地离心力，使料液被甩出去而分散雾化 .离心式地特点是可以处理较粘稠；料液内含有颗粒地物料；雾化匀称，不易堵塞雾化器 .缺点是只能采纳立式，由于高速旋转，故对旋转轴及轴承、齿轮等要求很严，乳粉中气泡较多，不利于保藏等 .压力式喷雾干燥器是通过高压设备给料液加压后通过雾化器雾化，其压力一般在 2～ 20MP.与离心式相比，其结构较紧凑，生产才能大，耗能量少，而且转变内部元件能转变不同地雾炬外形，调剂雾化压力能调整产品粒度【 4】.压力式地主要缺点是高粘度物料不易雾化；喷嘴易堵塞；喷嘴易受磨损 .对于低粘度地料液，采纳压力式较相宜 .因此在奶粉喷雾干燥中挑选压力式 .此外，确定物料与热空气地流向特别重要，合理设计气流安排器或物料与热空气地流向，能保证干燥塔内温度匀称，物料与热空气进行有效地质热交换 .气流与雾滴地流向一般有并流、逆流和混流三种形式，每种形式又可分为直线流淌或螺旋形流淌 .并流式中干燥后地产品与低温气体并流运动，所以在整个干燥过程中物料不受高温，特殊适合于热敏性物料 .在多数情形下采纳并流直线流淌 .直线流地并流不易造成物料粘壁，其优点是雾化器喷出地雾滴，随着高速气流同向下落，限制了雾滴径向运动地距离，也就削减了粘壁机会；而同向螺旋行就易产生粘壁 .对于逆流干燥，相宜于干燥较大颗粒或较难干燥地物料 ,其干燥推动力较小，水分蒸发速率也较并流式慢 .而混流式欢迎下载精品学习资源具有并流式和逆流式地共同特点，但是雾滴在干燥室折返地过程中有相互粘结地倾向 .因此，奶粉宜采纳直线流地并流以削减粘壁地机会 .由于牛奶是热敏性物料，因此综上所述对牛奶进行干燥宜采纳并流压力式喷雾干燥 .浓缩料液进料装置雾化器喷雾干燥流程图：空气加热器 热风 干燥室袋滤器鼓风机集粉装置排风机空气过滤冷却废气新奇空气筛粉包装三、喷雾干燥装置地运算：3.1 物料及热量衡算（1） 空气状态参数地确定欢迎下载精品学习资源G1 tM1新奇空气 蒸汽 热空气 浓奶 排气L t0 ф 0 H0 υ H0 I0 L t1 H1 υ H1 I1 L t2 H2 υ H2 I ф２热缺失 ql空气加热器 冷凝水 干燥塔 奶粉 G2 tM1物料、热量衡算图（2） 新奇空气状态参数：由设计条件给定： t0＝25℃ ф0＝ 60 ％查得 25℃饱和水蒸汽压 Ps0 ＝ 23.76 mmHg湿含量H0＝ 0.622（ ф0 Ps0） /（P-ф0 Ps0）＝ 0.622（ 0.6 ×23.76） /（ 760-0.6 ×23.76）热焓I0＝ 0.0119Kg/Kg 干＝（ 1.01+1.88H0 ） t0 +2492H0＝（ 1.01+1.88 ×0.0119） ×25+2492×0.0119＝ 58.257 KJ/Kg 干湿比容 υH0 ＝（ 0.773+1.244H0 ） ×（273+ t0 ） /273＝（ 0.773+1.244 ×0.0119） ×（ 273+25 ） /273＝ 0.861 m3/Kg 干（3） 加热后空气地状态参数：由于牛奶是热敏性物料，其加热温度及受热时间不易过高过长 .如温度多高，牛奶结垢结焦速度加快，已发生蛋白变性地奶垢假如进入到喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，就粉冲调差.为了不影响乳粉地质量，热风温度不应过高，但另一方面又为了提高蒸发速率和使乳粉水分含量尽量降低，所以热风温度仍得尽可能提高 .一般实行 150～ 160℃地热风温度【 5】.欢迎下载精品学习资源在此选用 t1=150℃ .湿度 H1 ＝ H0 ＝0.0119 Kg/Kg 干热焓 I1 ＝（ 1.01+1.88 ×H1） ×t1+2492H1＝ 〔1.01+1.88 ×0.0119〕 ×150+2492×0.0119＝ 184.51 KJ/Kg 干比容 υH1＝（ 0.773+1.244H1 ） ×（ 273+ t1 ） /273＝（ 0.773+1.244 ×0.0119）×（ 273+150） /273＝ 1.22 m3/Kg 干（4） 排风状态参数确定：排风状态参数影响着产品质量，假如排风温度过低会造成潮粉；反之，排风温度过高，就说明降低了喷雾干燥设备地才能，热利用率降低而使成本提高，此外，由于乳粉高排风温度下停留地时间短，很快出粉导致乳粉地表观密度低从而影响了成品质量 .一般排风温度应保持在 80～ 85℃，相对湿度为 10～ 12%【5】.在此取排风温度为 80℃ .出口温度一般比排气温度低 10℃，就 tM2=70 ℃， t2=80 ℃ .就整个干燥器作热量衡算G2CMtM1/W + Cl tM1 + l I0 +l 〔I1-I0〕 = G2CM tM2 /W + l I2 + qlCM 产品比热，全脂奶粉为 2.1 KJ/Kg ℃Cl 水地比热， 4.187 KJ/Kg ℃ tM1 浓奶温度，给定 55℃ tM2 奶粉出口温度， 取 70℃ql 每蒸发１千克水干燥室地热缺失，按工业生产体会取 251 KJ/Kg 水W 每小时蒸发水量（见物料衡算） 227.9 Kg G2 每小时奶粉产量 （见物料衡算） 239.9Kgl 每蒸发１千克水所需空气量 Kg, l ＝ 1/〔H2 － H1〕将上式整理后可得Cl tM1 －（ G2CM tM2 /W － G2CMtM1/W + ql ）＝（ I2-I1 ）／ 〔H2 －H1〕方程左端表示干燥室补充热量与缺失热量之差，用 Δ表示欢迎下载精品学习资源Δ =4.187 ×-〔52539.92×.1 ×70/227.9-239.92.1××55/227.9+251〕欢迎下载精品学习资源＝ -53.78 KJ/Kg 水Δ＝（ I2- I1 ）／ 〔H2 －H1〕＝ 〔 〔1.01+1.88 H2〕 t2+2492 H2 –I1 〕/〔 H2 － H1〕＝ 〔 〔1.01+1.88 H2〕 8×0+2492 H2 –184.51〕/ 〔 H2 －0.0119〕＝ - 53.78KJ/Kg 水解得 H2 ＝ 0.0387Kg/Kg 干热焓 I2 ＝〔1.01+1.88 H2〕 t2+2492 H2＝ 〔1.01+1.88 ×0.0387〕 ×80+2492×0.0387＝183.06 KJ/Kg 干ф 2地求取： 由 H2 ＝0.622 ф２ PS2 /（ P-ф 2PS2）查得 80℃水蒸汽压 PS2＝ 355.1Hg0.0387＝ 0.622 ×355.1 ф2/〔76-0355.1 ф2）ф2＝ 12.54％3.1.1 物料衡算：（ 1）每小时需得奶粉量运算已知：年产 950 吨，按 330 天，每天二班，每班 6h 运算.每小时需得奶粉量 G2950 1000欢迎下载精品学习资源G2 ＝2 6 330239.9 Kg/h欢迎下载精品学习资源（ 2） 每小时喷雾浓奶量及蒸发水重量 W W1=50% W2 取 2.5%欢迎下载精品学习资源G1=G2 100 W2100 W1239.9100 2.5100 50467.8kg / h欢迎下载精品学习资源W=G1-G2=467.8-239.9=227.9kg/h（ 3）每蒸发１ Kg 水干空气用量（绝干量计）欢迎下载精品学习资源1l=H 2 H 110.0387 0.011937.31kg干 /kg水欢迎下载精品学习资源每小时干空气量欢迎下载精品学习资源WL＝H 2－ H 1227.90.0387 0.01198503.7 Kg干／ h欢迎下载精品学习资源新奇空气体积流量V0 =LυH0＝8503.7 ×0.861=7321.7 m3/h热空气体积流量V1=LυH1 ＝8503.7 ×1.22=10374.5 m3/h欢迎下载精品学习资源新奇空气体积流量υH2=〔0.773+1.244 ×H2〕273 t 2273欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学。